线性与低压差(LDO)稳压器详解

一、基本工作原理

线性和低压降(LDO)稳压器,如上图所示,它由一个工作在线性区的晶体管与负载串联构成,晶体管相当于一个可变电阻,首先,R1和R2组成的分压网络对输出电压采样,然后电压输入到误差放大器同参考电压进行比较,最后,误差放大器输出电压经电流放大器驱动串联的晶体管。

调整原理如下:直流输出电压由于输入电压升高或输出负载电流减小而升高时,串接晶体管基极电压下降,其等效电阻阻值加大,使输出电压降低,从而保持采样电压等于参考电压。这种负反馈控制在输出电压由于输入电压下降或输出负载电流增加而降低时同样有效。

二、优缺点

LDO的优点是相对于DCDC来说,纹波较小。

而它的主要缺点是串接晶体管功耗较大。所有的负载都必须通过串接晶体管,其功耗为:(V_{dc}-V_o)I_o,由上式可知,它的功耗随输入输出电压差距的增大而增大。

因此,LDO适用于输入输出相差较小的情况,而输入输出相差较大时,通常选用DCDC等其它拓扑。

三、选型

选择LDO时,主要考虑其输入电压,输出电压、输出电流、噪声、功耗、散热、价格。

我在附件上传了TI的选型手册,里面包含以上参数,选到合适的芯片后还可以通过立创商城、半岛小芯等网站查找其他公司类似芯片。

四、电路设计与PCB布局

选择好需求的LDO后,就需要围绕此LDO进行硬件设计,而在设计之前可以查看其规格书学习他的参考设计和参考Layout,若规格书中没有参考设计,也可以参考其他相近芯片的设计。以TLV773为例:

以上为截自其规格书中的参考设计,输入输出均使用1uF电容进行滤波,也可以使用多个不同容值电容并联来增大滤波范围,下图为1uF和100nF电容频率特性曲线,可在电容规格书中查看。

也可以在芯片规格书中查看其layout参考设计。可以看到输入电容贴近输入端,输出电容贴近输出端,LDO下方GND连续并且连接到GND引脚。若LDO功耗较大,则可以在LDO下方开窗,使铜皮裸露贴近芯片以增加散热。

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